ABSTRACT
The vast majority of machines used more commonly in the industries of our country: mills, crushers, screens, pumping systems, ventilation, etc. , are driven by AC motors. In general, speed control is not required in these machines, or o r in any case, the "speed control" is associated with the classic speed reduction systems (gear systems, transmission by belts or chains, etc.). However, a true control system can facilitate the operation of these machines and increase their productivity. In this article we will review and compare all speed control systems for existing C.A engines.
RESUMEN
La gran mayoría de máquinas utilizadas de manera más común en las industrias de nuestro país: molinos, chancadoras, zarandas, sistemas de bombeo, ventilación, etc. , están accionadas por motores de corriente alterna. Por lo general no se req uiere control de velocidad en dichas máquinas, máqu inas, o en todo caso, se asocia el “control de velocidad” con los clásicos sistemas de reducción de velocidad (sistemas de engranajes, transmisiones por correas o cadenas, etc.), sin embargo un verdadero sistema de control puede facilitar la operación de esas máquinas e incrementar su productividad. En el presente artículo vamos a reseñar reseñar y comparar todos los sistemas de control de velocidad para motores de C.A existentes.
INTRODUCCIÓN
Un variador de frecuencia (siglas VFD, del inglés: Variable Frequency Drive o bien AFD Adjustable Frequency Drive) es un sistema para el control de la velocidad rotacional de un motor de corriente alterna (AC) por medio del control de la frecuencia de alimentación suministrada al motor. Un variador de frecuencia es una caso especial de un variador de velocidad. Los variadores de frec. son también conocidos como drivers de frecuencia ajustable (AFD), drivers de CA,
microdrivers o inversores. Dado que el voltaje es variado a la vez que la frecuencia, a veces son llamados drivers VVVF (variador de voltaje variador de frecuencia).
Fig. 1 Conexión y esquema de un variador de frecuencia y un motor AC.. (aplicaciones y usos de los variadores de frecuencia)
Los dispositivos variadores de frecuencia operan bajo el principio de que la velocidad síncrona de un motor de corriente alterna (CA) esta determinada por la frecuencia de CA suministrada y el número de polos en el estátor, de acuerdo con la relación:
Donde RPM = 120 x f / p
RPM = Revoluciones por minuto
f = frecuencia de suministro AC (hertz)
p = Número de polos (adimensional)
Las cantidades de polos mas frecuentemente utilizadas en motores síncronos o en Motor asíncrono son 2, 4, 6 y 8 polos que, siguiendo la ecuación citada resultarían en 3000 RPM, 1500 RPM, 1000 RPM y 750 RPM respectivamente para motores sincrónicos únicamente, funcionando en 50Hz y en CA. El gran problema de éstos dispositivos radica en su costo, que lo hace impráctico para muchísimas aplicaciones.
Dimmer / Control de velocidad de motor AC con triac
Si se desea controlar el nivel de iluminación del dormitorio, sala o controlar la velocidad de un taladro o un ventilador que utilizan motores de corriente alterna, este Dimmer / Control de velocidad de motor AC, es lo que busca. El circuito sólo utiliza un elemento activo como es en TRIAC (T) y un grupo de elementos pasivos (resistencias y condensadores) para lograr su objetivo.
Muy importante: Este circuito se conecta directamente al toma-corriente (110/220VAC) y es necesario tomar las precauciones necesarias a la hora de hacer las pruebas. Una vez armado el circuito es conveniente colocarlo en un caja plástica pequeña bien aislada que sólo muestre el potenciómetro de control (P), la entrada de los cables de alimentación y la los cables que van a la carga.
Fig.2 Circuito básico conexión de un tiristor. (Dimmer. Control de motor AC con triac)
Funcionamiento dimmer / control de velocidad de un motor AC
Muchos de estos circuitos reguladores de potencia tienen un punto de encendido y apagado que no coinciden. Esta característica haría que este circuito no funcione como se espera y es un comportamiento común en los TRIACS. Al fenómeno de encendido – apagado en diferentes puntos se le llama “histéresis” y para corregir este problema se incluye en el circuito las resistencias R1, R2 y el condensador C1.
Fig. 3 Descripción del componente Triac ( Dimmer. Control de motor AC con triac )
El conjunto resistencia R3 y condensador C3 se utiliza para filtrar picos transitorios de alto voltaje que pudieran aparecer. Otro conjunto de elementos está compuesto por el potenciómetro P y el condensador C2, y éstos son los componentes mínimos necesarios para que el triac sea disparado.
MT1 es el terminal superior del TRIAC MT2 es el terminal inferior del TRIAC G (compuerta) es el terminal que se conecta a la unión de los componentes R2, C2, P (ver el diagrama del circuito). El triac controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semi-ciclos negativos y positivos de la señal de alimentación (110/220 VAC), que es la señal de corriente alterna que viene por el toma-corrientes de nuestras casas. Hay que aclarar que el condensador en un circuito de corriente alterna (como éste) tiene su v oltaje atrasado con respecto a la señal original. Cambiando el valor del potenciómetro, se modifica la razón de carga del condensador, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal alterna original.
Esto permite que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y así la potencia que en ésta, se va a consumir.
DESARROLLO Y DISCUSIÓN
Esta es la forma más económica de controlar la velocidad de un motor de corriente alterna. Es en realidad un circuito regulador. Si se desea controlar la velocidad de un taladro o un ventilador (motores de corriente alterna), este es el circuito que b usca (Fig. 4).
Muchos de estos circuitos reguladores de potencia tienen un punto de encendido y apagado que no coincide (a este fenómeno se le llama histéresis), y es común en los tiristores.
Para corregir este defecto se ha incluido en el circuito los resistores R1, R2 y C1. El conjunto resistor R3 y capacitor C3 se utiliza para filtrar picos transitorios de alto voltaje que pudieran aparecer. El conjunto de elementos P (potenciómetro) y C2 son los mínimos necesarios para que el tiristor sea disparado. El tiristor controla el paso de la corriente alterna a la carga conmutando entre los estados de conducción (pasa corriente) y corte (no pasa corriente) durante los semiciclos negativos y positivos de la señal de alimentación (110/220 VAC), la señal de corriente alterna.
Fig.4 Circuito de control con Tiristor (Control de velocidad de motores de corriente alterna).
El tiristor se disipará cuando el voltaje entre el capacitor y el potenciómetro (conectado a la compuerta del TRIAC o tiristor) sea el adecuado. Hay que aclarar que el capacitor en un circuito de corriente alterna (como éste) tiene su voltaje atrasado con respecto a la señal original.
Cambiando el valor del potenciómetro, se modifica la razón de carga del capacitor, el atraso que tiene y por ende el desfase con la señal alterna original. Esto permite que se pueda tener control sobre la cantidad de corriente que pasa a la carga y así la potencia que en ésta, se va a consumir.
Vamos a ver otro ejemplo interesante de estos circuitos de control basados en tiristores y SCRS, llamados DIMMERS:
Se trata de alimentar un motor de 3 HP con una alimentación en el campo de 35 VCD y alimentación de la armadura de 0 hasta 35 VCD. Con este voltaje controlamos la velocidad del motor y por lógica la transmisión (desplazamiento de un brazo que mueve el motor). Los puntos de control C (común), E (izquierdo), D (derecho), hacen un control reversible controlados por una señal de una fotocelda centradora. Los SCR conectados como se ve en el diagrama cambian la polaridad que llega a la armadura por los platinos de RL1 , RL2
Fig.4 Circuito de control con tiristores para varios motores (Control de velocidad de motores de corriente alterna).
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
El control de velocidad de los motores se ha realizado en base a SCRs en mayor medida que en tiristores. A primera vista, el tiristor presenta mayores ventajas debido a su simetría, lo que le
confiere ciertas ventajas frente al SCR que únicamente conduce en un semiperiodo. Sin embargo, el tiristor tiene unas características dv/dt inadecuadas para el control de motores y es difícil la realización de circuitos de control simétricos.
Por otra parte, el SCR puede conducir en todo el periodo si se rectifica la señal de red. Las figuras 5 y 6 muestran dos ejemplos sencillos de control realizados a través de SCR de un motor universal (fig. 5) y un motor de imán-permanente (fig. 6).
Fig. 5 Control de velocidad de motor universal (Control de velocidad de motor con SCR)
Fig. 5 Control de velocidad de motor universal (Control de velocidad de motor con SCR)
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
http://mecanotecnia.blogspot.com/2009/03/control-de-velocidad-de-motores-de.html
https://unicrom.com/dimmer-control-de-velocidad-motor-ac-con-triac/
https://iguren.es/blog/aplicaciones-y-usos-de-los-variadores-de-frecuencia/
https://unicrom.com/control-velocidad-motores-con-scr/
http://electronicapractica2012.blogspot.com/2012/06/scr-y-triac.html
